Estabilização Ativa de Cavidades Ópticas para Filtragem Espectral Estreita de Correlações Não-Clássicas
Mistura de quatro-ondas espontânea. Cavidade Fabry–Perot. Método PDH. Átomos frios.
Esta dissertação apresenta um estudo experimental da geração, filtragem espectral e
estabilização de fótons correlacionados produzidos pelo processo de mistura de quatro
ondas espontânea (SFWM) em uma nuvem de átomos frios. O trabalho concentra-se na
implementação de um sistema de filtragem espectral de banda estreita baseado em uma
cavidade Fabry–Perot de alta finesse, cuja ressonância é estabilizada ativamente por meio
da técnica de Pound–Drever–Hall (PDH).
A cavidade apresenta largura de linha em torno de 2 MHz, comparável à largura natural
da transição atômica envolvida no processo de emissão. Essa resolução espectral permite a
seleção eficiente do modo associado à geração dos pares de fótons, reduzindo contribuições
espectrais indesejadas. Experimentalmente, observa-se que a aplicação da filtragem
espectral estreita aumenta o valor da correlação cruzada medida entre os fótons gerados,
passando de aproximadamente 2,4, na ausência de filtragem, para cerca de 3,3 após a
inserção do filtro.
O sistema experimental incorpora ainda dois filtros banda estreita operando simultaneamente,
cujos sistemas de estabilização são sincronizados eletronicamente por meio de um
circuito de travamento de fase (phase-locked loop, PLL). A estabilidade do travamento é
caracterizada a partir da análise das flutuações do sinal de correção aplicado ao atuador
piezoelétrico responsável pelo controle do comprimento da cavidade, sendo observados
tempos contínuos de operação estável superiores a 26 horas.
Os resultados demonstram que a combinação entre filtragem espectral estreita e estabilização
ativa fornece resolução espectral e estabilidade temporal suficientes para investigar a
dinâmica de emissão de fótons correlacionados em um ensemble de átomos de dois níveis
puros.